Angesichts des dringenden Bedarfs an kompakten Lichtquellen für tragbare Nahinfrarotspektrometer zeigen phosphor-konvertierte Leuchtdioden (pc-LED) großes Potenzial. Dabei gilt der Cr³⁺-aktivierte Nahinfrarot-Phosphor aufgrund seiner hohen Effizienz und justierbaren Wellenlängeneigenschaften als besonders wettbewerbsfähiges Materialsystem. Allerdings weisen die bisher berichteten Cr³⁺-aktivierten NIR-Phosphore eine schmale Halbwertsbreite (FWHM < 150 nm) und eine kurze Emissionswellenlänge (λ_em < 750 nm) auf. In dieser Studie wurde durch eine ［Na⁺-Ge⁴⁺］-Ko-Substitutionsstrategie ein neuartiger Granatstruktur-Nahinfrarotphosphor Na₂Lu₂Ga₄GeO₁₂: Cr³⁺ (NLGG: Cr³⁺) entworfen und synthetisiert. Unter 468 nm blauer Lichtanregung zeigt die optimierte NLGG: 0.08Cr³⁺-Probe eine breitbandige Emission mit einem Maximum bei 780 nm und einer Abdeckung von 600–1100 nm, wobei die FWHM 196 nm erreicht und die innere sowie äußere Quanteneffizienz (IQE, EQE) 56 % bzw. 22 % beträgt. Spektralanalysen und Kristallfeldrechnungen bestätigen, dass die breitbandige Emission auf Cr³⁺ zurückzuführen ist, das eine einzelne Ga³⁺-Stelle mit mittlerer Kristallfeldstärke besetzt. Durch Einstellung der Cr³⁺-Konzentration ist eine kontinuierliche Abstimmung des Emissionspeaks von 742 nm bis 790 nm und der FWHM von 182 nm bis 196 nm möglich. Mit diesem Phosphor und einem blauen LED-Chip wurde ein NIR pc-LED-Gerät hergestellt, das potenzielle Anwendungen in der biomedizinischen Bildgebung, Nachtsicht und zerstörungsfreier Prüfung zeigt.

Nahinfrarot-phosphor; breitbandige Emission; Cr³⁺-Dotierung; NIR pc-LED